《交-交變頻電路》課件

交-交變頻電路歡迎來(lái)到交-交變頻電路課程。本課程將深入探討交流電路的原理、分析方法及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。我們將從基礎(chǔ)開(kāi)始，逐步深入復(fù)雜的概念。課程簡(jiǎn)介理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)交流電路的基本原理和分析方法。實(shí)際應(yīng)用探討交流電路在電力系統(tǒng)和電機(jī)中的應(yīng)用。前沿技術(shù)了解變頻器等現(xiàn)代電力電子技術(shù)。課程目標(biāo)1掌握基礎(chǔ)知識(shí)理解交流電路的基本概念和原理。2培養(yǎng)分析能力能夠分析復(fù)雜的交流電路問(wèn)題。3實(shí)踐應(yīng)用技能學(xué)會(huì)應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題。4培養(yǎng)創(chuàng)新思維了解行業(yè)前沿，激發(fā)創(chuàng)新思考。課程大綱1基礎(chǔ)知識(shí)電路基礎(chǔ)、正弦波和復(fù)數(shù)表示、歐姆定律和基爾霍夫定律2交流電路分析阻抗、RLC電路、功率因數(shù)3變壓器原理變壓器工作原理、特性、損耗和效率4三相系統(tǒng)三相交流電路、功率計(jì)算、功率因數(shù)改善5電機(jī)與發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步電機(jī)、同步發(fā)電機(jī)6現(xiàn)代應(yīng)用電力電子技術(shù)、變頻器應(yīng)用電路基礎(chǔ)回顧電壓電路中兩點(diǎn)之間的電位差，單位是伏特(V)。電流單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，單位是安培(A)。電阻導(dǎo)體對(duì)電流流動(dòng)的阻礙作用，單位是歐姆(Ω)。功率單位時(shí)間內(nèi)電路中消耗的能量，單位是瓦特(W)。正弦波和復(fù)數(shù)表示正弦波交流電的電壓和電流隨時(shí)間呈正弦變化。可用幅值、頻率和相位描述。復(fù)數(shù)表示使用復(fù)數(shù)可以簡(jiǎn)化交流電路的計(jì)算。形式為a+jb，其中j為虛數(shù)單位。歐姆定律和基爾霍夫定律歐姆定律U=IR，電壓等于電流與電阻的乘積。基爾霍夫電流定律任何節(jié)點(diǎn)流入的電流等于流出的電流之和?；鶢柣舴螂妷憾砷]合回路中電壓降的代數(shù)和等于零。電感和電容的概念電感能夠儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的元件。特性是阻止電流的突變。單位為亨利(H)。電容能夠儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的元件。特性是阻止電壓的突變。單位為法拉(F)。交流電路的阻抗1定義阻抗是交流電路中對(duì)電流的阻礙作用，包括電阻、電感和電容的綜合效應(yīng)。2表示方法阻抗用復(fù)數(shù)Z=R+jX表示，其中R為電阻，X為電抗。3計(jì)算阻抗的大小為|Z|=√(R2+X2)，相角為θ=arctan(X/R)。串聯(lián)RLC電路電阻R消耗有功功率，不影響相位。電感L產(chǎn)生感抗，電流滯后電壓90°。電容C產(chǎn)生容抗，電流超前電壓90°?？傋杩筞=R+j(ωL-1/ωC)，其中ω為角頻率。并聯(lián)RLC電路導(dǎo)納Y并聯(lián)電路中使用導(dǎo)納Y=1/Z來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。電導(dǎo)GG=1/R，表示電阻的導(dǎo)電能力。電納BB=ωC-1/ωL，表示電容和電感的導(dǎo)電能力。總導(dǎo)納Y=G+jB，總阻抗Z=1/Y。功率因數(shù)及其改善功率因數(shù)定義功率因數(shù)cosφ=有功功率P/視在功率S。反映電路的能量利用效率。改善方法通過(guò)并聯(lián)電容器來(lái)補(bǔ)償感性負(fù)載，提高功率因數(shù)，減少電能損耗。電力系統(tǒng)中的電壓調(diào)節(jié)1電壓波動(dòng)問(wèn)題負(fù)載變化導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定。2調(diào)壓方法使用調(diào)壓器、變壓器分接頭切換等。3自動(dòng)調(diào)壓采用自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器(AVR)。4智能調(diào)壓結(jié)合人工智能技術(shù)優(yōu)化調(diào)壓策略。變壓器及其工作原理電磁感應(yīng)基于法拉第電磁感應(yīng)定律。結(jié)構(gòu)包括鐵芯、原邊繞組和副邊繞組。變壓比電壓比等于匝數(shù)比：U1/U2=N1/N2。理想變壓器的特性電壓變換可以升壓或降壓，但功率保持不變。電流關(guān)系I1/I2=N2/N1，電流與匝數(shù)成反比。效率理想變壓器效率為100%，無(wú)損耗。實(shí)際變壓器的等效電路漏磁通用等效漏感抗表示。鐵損用并聯(lián)電阻表示鐵芯損耗。銅損用串聯(lián)電阻表示繞組損耗。變壓器的損耗和效率1銅損與負(fù)載電流的平方成正比。2鐵損包括渦流損耗和磁滯損耗，基本恒定。3效率計(jì)算η=輸出功率/(輸出功率+損耗)×100%三相交流電路的基本概念三相系統(tǒng)由三個(gè)相位相差120°的正弦交流電源組成。星形連接三相繞組的一端連接在一起形成中性點(diǎn)。三角形連接三相繞組首尾相連形成閉合回路。三相電路的電壓和電流關(guān)系星形連接線電壓等于相電壓的√3倍。線電流等于相電流。三角形連接線電壓等于相電壓。線電流等于相電流的√3倍。三相功率的計(jì)算1有功功率P=√3×UL×IL×cosφ2無(wú)功功率Q=√3×UL×IL×sinφ3視在功率S=√3×UL×IL其中，UL為線電壓，IL為線電流，φ為功率因數(shù)角。三相功率因數(shù)的改善1測(cè)量功率因數(shù)使用功率因數(shù)表。2計(jì)算補(bǔ)償容量根據(jù)目標(biāo)功率因數(shù)確定。3選擇補(bǔ)償設(shè)備固定或自動(dòng)補(bǔ)償裝置。4安裝調(diào)試確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流。電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組籠型轉(zhuǎn)子由鋁條或銅條組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于恒速運(yùn)行。繞線轉(zhuǎn)子具有三相繞組，可通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩特性。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式直接啟動(dòng)小功率電機(jī)可直接接入電源。星-三角啟動(dòng)先星形后三角形，減小啟動(dòng)電流。軟啟動(dòng)使用電力電子裝置逐漸增加電壓。同步電機(jī)的工作原理1定子磁場(chǎng)三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)由直流激磁產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。3同步運(yùn)行轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)鎖定在定子磁場(chǎng)上，同步旋轉(zhuǎn)。同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)定子包含三相交流繞組，產(chǎn)生交流電。轉(zhuǎn)子包含勵(lì)磁繞組，由直流電源供電。勵(lì)磁系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，控制輸出電壓。冷卻系統(tǒng)維持機(jī)器正常工作溫度。同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行1調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率一致。2調(diào)節(jié)電壓使發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓相等。3相位同步使發(fā)電機(jī)相位與系統(tǒng)相位一致。4并網(wǎng)操作滿足條件后，閉合并網(wǎng)開(kāi)關(guān)。電力電子技術(shù)在變頻器中的應(yīng)用整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為可調(diào)頻率交流電?？刂齐娐穼?shí)現(xiàn)精確的速度和轉(zhuǎn)矩控制。變頻器的主要功能及其應(yīng)用調(diào)速控制通過(guò)改變電機(jī)供電頻率實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。節(jié)能降耗根據(jù)負(fù)載需求調(diào)整電機(jī)輸出，提高能效。軟啟動(dòng)減小啟動(dòng)電流沖擊，延長(zhǎng)設(shè)